计算机数控装置的软硬件结构

一. CNC装置的组成
⒈ CNC装置硬件的层次结构 CNC装置的硬件具有一般计算机的基本结构，还有数控 机床所特有的功能模块与接口单元。
计算机基本系统
设备支持层
设备层
显示设备
其他设备
计算机系统 输 入 /出 设 备
接
口
人机控制 运动控制
PMC 其 他 I/O
机床 机器人 测量机 ...
图4-1 CNC系统硬件的层次结构
三. CNC装置的功能
4、进给功能
—— 进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位为mm/min。 同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同步，单位为 mm/r。只有主轴装有位置编码器的机床才能指令同步进给速度 进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定的进给速度。 使用倍率开关不用修改零件加工程序就改变进给速度。
一. CNC装置的组成
2、CNC装置软件的功能结构 从本质特征来看，CNC装置软件是具有实时性和多任务
性的专用操作系统，从功能特征来看，该操作系统由CNC 管理软件和CNC控制软件两部分组成。它是CNC系统活的灵 魂。其结构框图如图4-2所示。为了提高机床的进给速度 控制，一些实时控制可以由硬件来完成，如硬件插补器。 这样CPU作些插补前的准备工作，而位置控制由硬件电路 完成。
理地组织、管理整个系统的各项工作，实现各种 数控功能，使数控机床按照操作者的要求，有条 不紊地进行加工。
CNC装置的硬件和软件构成了CNC系统的系统 平台，如图4-3所示。
一. CNC装置的组成
数控加工程序
图4-3 CNC系统平台
应用软件
控制软件
管理软件 操作系统
硬件
被控设备
接
口
机床 机器人
测量机
二. CNC装置的优点
5、易于实现机电一体化
数控系统控制柜的体积小（采用计算机，硬件数量减 少；电子元件的集成度越来越高，硬件不断减小）， 使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地 面积，方便操作。
三. CNC装置的功能
CNC装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法 和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能。不管用 于什么场合的CNC装置，基本功能使必备的数控功能；选择 功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。
基本功能——数控系统基本配置的功能，即必备功能； 选择功能——用户可根据实际要求选择的功能。
三. CNC装置的功能
1、控制功能
—— CNC能控制和能联动控制的进给轴数，它是数控 装置的重要性能指标。
CNC的控制轴分有：移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、C）；
基本轴和附加轴（U、V、W）。 数控车床一般只需X、Z两轴联动控制。数控铣床、钻床以及加 工中心等需要三轴控制以及三轴以上联动控制。 联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂，编程也越困难。
三. CNC装置的功能
2、准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。
它包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐 标设定、刀具补偿、镜像、固定循环加工、公 英制转换、子程序等指令。
三. CNC装置的功能
3、 插补功能和固定循环功能
—— 插补功能是数控装置实现零件轮廓(平面或空间)加工 轨迹运算的功能。实现插补功能的方法有逐点比较法、数字 积分法、直接函数法和双DDA法等 —— 固定循环功能是数控装置实现典型加工循环（如：钻 孔、攻丝、镗孔、深孔钻削和切螺纹等）的功能
二. CNC装置的优点
3、 可靠性高 CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、可靠性得 以保证。
许多功能由软件实现，使硬件的数量减少。
丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现)，从 而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复 时间降低。
二. CNC装置的优点
4、使用维护方便
操作使用方便：用户只需根据菜单的提示，便可进行正确 操作。 编程方便：具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿 真功能。 维护维修方便：部分日常维护工作自动进行(润滑，关键部 件的定期检查等)，数控机床的自诊断功能，可迅速实现故 障准确定位。
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二. CNC装置的优点
1、具有灵活性和通用性
CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的 结构，使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。 CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配 置相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。
二. CNC装置的优点
2、数控功能丰富 插补功能：二次曲线、样条曲线、空间曲面插补 补偿功能：运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等 人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示，高级人机对话窗口 编程功能：G代码、篮图编程、部分自动编程功能。
第一节 概 述
数控系统的组成 数控系统是数控机床的重要部分，它是由数 控程序、输入输出设备、CNC装置、可编程控 制器(PLC)、主轴驱动装置和进给驱动装置 （包括监测装置）等组成，有时也称作计算 机数控装置（CNC装置）。
一. CNC装置的组成
数控系统的核心是数控装置。随着计算机技术的 发展，数控装置性能越来越高，价格越来越低。 从外部特征来看，CNC装置是由硬件（通用硬件和 专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的，软 件在硬件的支持下运行，离开软件，硬件便无法 工作，二者缺一不可。
5、主轴功能
三. CNC装置的功能
—— 数控系统的主轴的控制功能。
主轴转速——主轴转速的控制功能，单位为r/min。 恒线速度控制——刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。该功能主要 用于车削和磨削加工中，使工件端面质量提高。 主轴修调率——人工实时修调预先设定的主轴转速。 主轴准停——该功能使主轴在径向的某一位置准确停止。加工中心必须有 主轴准停功能，主轴准停后实施卸刀和装刀动作。
一. CNC装置的组成
操作系统
管理软件
控制软件
... 零
人 输故
件显机 入障
程示交 输诊
序处互 出断
管理
管处
理
理理
刀
机
... 编 具 速 插 位 床 主
译半 度补置 输 轴
处径 处运控 入 控
理补 理算制 输 制
偿
出
图 4-2 CNC 软件系统功能框图
一. CNC装置的组成
3、CNC装置硬件软件的作用和相互关系 硬件是基础，软件是灵魂 CNC装置的系统软件在系统硬件的支持下，合